Proses Welding

proses welding ( pengelasan )

Berdasarkan defenisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) dalam Harsono & Thoshie (2000:1), mendefinisikan bahwa las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilakukan dalam keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersebut dapat dijelaskan lebih lanjut bahwa las adalah suatu cara untuk menyambung logam dengan cara mencairkan logam melalui pemanasan lokal pada benda yang akan disambung.Sebelum melaksanakan pekerjaan pengelasan perlunya dibuat prosedur pengelasan secara terperinci termasuk menentukan alat yang diperlukan sesuai dengan rencana pembuatan dan kualitas produksi. Mutu dari hasil pengelasan tergantung dari pengerjaan lasnya sendiri dan juga tergantung dari persiapan sebelum pelaksanaan pengelasan. Adapun persiapan yang dilakukan sebelum proses pengelasan adalah pemilihan jenis las yang akan digunakan, persiapan sisi yang akan di las dan jenis posisi pengelasan.a. Jenis-Jenis PengelasanHarsono & Thoshie (2000:212) Dalam konstruksi baja umumnya las yang digunakan biasanya adala las busur listrik dengan elektroda terbungkus, las busur listrik dengan pelindung gas CO2 dan las busur listrik terendam. Dari masing-masing jenis pengelasan mempunyai keunggulan dan kelemahan, untuk itu perlunya suatu pertimbangan dalam menentukan proses pengelasan yang akan digunakan.1) SMAW (Shielded Metal Arc Welding)SMAW (Shielded Metal Arc Welding) atau Las elektroda terbungkus adalah proses pengelasan dengan mencairkan material dasar yang menggunakan panas dari listrik melalui ujung elektroda dengan pelindung berupa flux atau slag yang ikut mencair ketika pengelasan.

Gambar 9. Proses SMAWPada proses las elektroda terbungkus, busur api listrik yang terjadi antara ujung elektroda dan benda kerja (base metal) akan menghasilkan panas. Panas inilah yang mencairkan ujung elektroda (kawat las) dan benda kerja secara setempat. Busur listrik yang terjadi dibangkitkan oleh mesin las. Elektroda yang dipakai berupa kawat yang dibungkus oleh pelindung berupa fluks. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh las akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam induk, terbentuklah kawah cair, lalu membeku maka terjadilah logam lasan (weldment) dan terak (slag). Bagian yang sangat penting dalam las elektroda terbungkus adalah elektroda. Jenis elektroda yang digunakan akan sangat menetukan hasil pengelasan.Kelebihan dari jenis pengelasan SMAW adalah:1. Dapat dipakai dimana saja, diluar, dibengkel dan didalam air2. Dapat mengelas berbagai macam tipe dari material 3. Set-up yang cepat dan sangat mudah untuk diatur 4. Dapat dipakai mengelas semua posisi 5. Elektroda mudah didapat dalam banyak ukuran dan diameter 6. Perlatan yang digunakan sederhana, murah dan mudah dibawa kemana-mana. 7. Kebisingan rendah (rectifier) 8. Tidak terlalu sensitif terhadap korosi,oli dan gemuk Kekurangan dari jenis pengelasan SMAW adalah:1. Pengelasan terbatas hanya sampai sepanjang elektoda dan harus melakukan penyambungan.2. Setiap akan melakukan pengelasan berikutnya slag harus dibersihkan.3. Tidak dapat digunakan untuk pengelasan bahan baja non- ferrous.4. Mudah terjadi oksidasi akibat pelindung logam cair hanya busur las dari fluks.5. Diameter elektroda tergantung dari tebal pelat dan posisi pengelasan.

2) MIG ( Metal Inert Gas )Las MIG ( Metal Inert Gas ) yaitu merupakan proses penyambungan dua material logam atau lebih menjadi satu melalui proses pencairan setempat, dengan menggunakan elektroda gulungan (filler metal) yang sama dengan logam dasarnya (base metal) dan menggunakan gas pelindung ( inert gas ).Las MIG (Metal Inert Gas) merupakan las busur gas yang menggunakan kawat las sekaligus sebagai elektroda. Elektroda tersebut berupa gulungan kawat ( rol ) yang gerakannya diatur oleh motor listrik. Las ini menggunakan gas argon dan helium sebagai pelindung busur dan logam yang mencair dari pengaruh atmosfir.Proses pengelasan MIG ( metal inert gas ), panas dari proses pengelasan ini dihasilkan oleh busur las yang terbentuk diantara elektroda kawat (wire electrode) dengan benda kerja. Selama proses las MIG elektroda akan meleleh kemudian menjadi deposit logam las dan membentuk butiran las (weld beads). Gas pelindung digunakan untuk mencegah oksidasi dan melindungi hasil las selama masa pembekuan (solidification).Proses pengelasan MIG beroperasi menggunakan arus searah (DC), biasanya menggunakan elektroda kawat positif. Ini dikenal sebagai polaritas terbalik (reverse polarity). Polaritas searah sangat jarang digunakan karena transfer logam yang kurang baik dari elektroda kawat ke benda kerja. Hal ini karena polaritas searah, panas terletak pada elektroda. Proses pengelasan MIG menggunakan arus sekitar 50 A hingga mencapai 600 A, biasanya digunakan untuk tegangan las 15 volt hingga 32 volt. Adapun proses las MIG dapat dilihat pada gambar 10.

Gambar 10. Proses pengelasan las MIGPenggunaan Las MIG ( Metal Inert Gas ) dalam berbagai pengelasan memiliki beberapa kelebihan antara lain dapat disebutkan berikut ini :a. Sangat efisien dan proses pengerjaan yang cepatb. Dapat digunakan untuk semua posisi pengelasan (welding positif)c. Tidak menghasilkan slag atau terak,layaknya terjadi pada las SMAWd. Memiliki angka deposisi (deposition rates) yang lebih tinggi dibandingkan SMAWe. Membutuhkan kemampuan operator yang baikf. Proses pengelasan MIG ( metal inert gas ) sangat cocok untuk pekerjaan konstruksig. Membutuhkan sedikit pembersihan post-weldPada proses pengelasan MIG ( Metal Inert Gas ) memiliki beberapa kelemahan , antara lain :a. Wire-feeder yang memerlukan pengontrolan yang kontinub. Sewaktu waktu dapat terjadi Burnbackc. Cacat las porositi sering terjadi akibat pengunaan kualitas gas pelindung yang tidak baik.d. Busur yang tidak stabil, akibat ketrampilan operator yang kurang baik.e. Pada awalnya set-up pengelasan merupakan permulaan yang sulit3) FCAW (Flux Cored Arc Welding)FCAW adalah Las busur listrik fluk inti tengah / pelindung inti tengah. FCAW merupakan kombinasi antara proses SMAW, GMAW dan SAW. Sumber energi pengelasan : menggunakan arus listrik AC atau DC dari pembangkit listrik atau melalui trafo dan atau rectifier. Dalam hal ini dapat menggunakan DCRP atau DCSP.FCAW adalah salah satu jenis las listrik yang memasok filler elektroda secara mekanis terus ke dalam busur listrik yang terbentuk di antara ujung filler elektroda dan metal induk.Elektroda pada FCAW terbuat dari metal tipis yang digulung cylindrical , diisi dengan flux sesuai kegunaannya.Pelindung proses pengelasan ini dari kemungkinan kontaminasi dari luar, terlaksana dengan :a. Gas yang dihasilkan pada proses pengelasanb. Terak yang dihasilkan cukup banyak karena berada pada inti elektroda.c. Tambahan gas pelindung dari luar jika diinginkanProses FCAW pada dasarnya sama dengan GMAW dan yang menjadi pembeda utamanya adalah elektrodanya yang berbentuk tubular yang berisi fluks. Berdasarkan metode pelindung, FCAW dibedakan :a. Self shielding FCAW (Pelindungan sendiri) , yaitu melindungi las yang mencair dengan gas dari hasil penguapan dan reaksi inti fluks.b. Gas shielding FCAW (perlindungan gas) adalah dual gas, yaitu melindungi las yang mencair selain dengan gas sendiri juga ditambah gas pelindung dari luar sistem.Kedua jenis pelindung di atas sama-sama menghasilkan terak las yang memadai untuk melindungi metal las yang akan beku. Perbedaannya terletak pada tambahan sistem pemasok gas dan welding torch (welding gun). Berdasarkan cara pengoperasiannya, FCAW dibedakan menjadi :1. Semi otomatik (semi automatic)2. Otomatik (machine otomatik)Sifat-sifat utama (Principal features) FCAW dalam proses pengelasan :1. Produktivitas yang kontinu dari pasokan elektroda las2. Sifat metalurgy las yang dapat dikontrol dari pemilihan fluks3. Pembentukan manik las yang cair dapat ditopang oleh slag yang tebal dan kuatPelindung gas umumnya menggunakan gas CO2 atau campuran CO2 dengan Argon. Namun dengan keberadaan oksigen kadang akan menimbulkan problem baru yaitu dengan porosity yang dihasilkan reaksi CO2 dan oxygen yang ada di udara sekitar lasan, sehingga perlu memilih fluks yang mengandung zat yang bersifat pengikat oxygen atau deoxydizer.Alasan self shielding populer digunakan di luar ruangan (FIELD WORK), yaitu :1. Menggunakan keluaran elektroda (Electrode extension) yang panjang, antara s/d 3 (12 s/d 95 mm)2. Dengan electrode extension yang tinggi akan menghindari hambatan pengaruh pemanasan elektroda (seperti preheat) yang dapat menstabilkan tegangan listrik (V) serta menurunkan arus lsitrik (A).3. Penetrasi hasil pengelasan dangkal dan menyempit yang baik untuk proses build up pada gap yang melebar4. Apabila sistem pengendalian Voltage dan amperage pada power station dapat dipertahankan, maka deposition rate meningkat pesat, sehingga meningkatkan produktivity5. Penetrasi dapat disesuaikan dan untuk menghasilkan penetrasi dangkal, pemakaian arus dan polarity harus DCRP dan penetrasi dalam dengan DCSPPenggunaan utama FCAW :1. Baja karbon (carbon steel)2. Baja karon Alloy rendah (Low alloy carbon steel)3. Baja tahan karat (Stainless steel)4. Besi tuang (Cast Iron)5. Las titik baja tipis (Sheet steel spot welding)6. Pengerasan & pelapisan permukaan (Steel hard facing and cladding)Lay out mesin otomatik FCAW dioperasikan dengan arus DC constant dengan voltage 100% duty cycle.Umumnya penggunaan side shielding ialah untuk pengelasan yang sempit, penetrasi kampuh yang dalam dan mengurangi spatter dan nozzle dapat dengan pendinginan gas atau air. Pendinginan air apabila menggunakan arus di atas. 600 A Penggunaan nozle secara tandem, untuk deposition rate yang tinggi dengan pelindung gas dapat dilakukan.Gas pelindung pada FCAW adalah CO2, dengan keuntungan :1. Harga murah2. Meningkatkan daya penetrasi, walaupun dapat meningkatkan transfer globular mode mechanismJika komposisi CO2 pada material rendah maka pengelasan yang mencair akan mengambilnya dari udara sekitarnya, sehingga hasil lasan baik dan tanpa porosity.Jika komposisi karbon tinggi akan cenderung menghasilkan lasan yang banyak porosity, sehingga pemilihan fluks yang mempunyai daya antioksidasi (oxidizer) perlu dipertimbangkan, sehingga mutu lasan dapat memenuhi tanpa porosity. Base metal (metal dasar) yang dilas dengan FCAW ialah secara umum seluruh material yang dapat dilas dengan SMAW, GMAW atau SAW dapat dilakukan dengan baik.b. Jenis-Jenis Sambungan Dalam PengelasanHarsono & Thoshie (2000:157) sambungan las dalam konstruksi baja pada dasarnya dibagi dalam sambungan tumpul, sambungan T, sambungan sudut dan sambungan tumpang.

Gambar 11. Jenis-jenis sambunganPada proses pengelasan terdapat lima jenis desain dasar sambungan las. Kelima jenis dasar sambungan tersebut adalah sambungan Tumpul (Butt), Sudut (Corner), T (Tee), Tumpang (Lap), dan Sisi (Edge), seperti terihat Gambar 11. Lima jenis dasar sambungan las dapat dibuat dalam empat posisi pengelasan yang berbeda, yaitu posisi flat (datar), vertical, horizontal, dan diatas kepala seperti ditunjukkan pada gambar 12.

Gambar 12 . Posisi pengelasan pada kelima jenis sambungan lasDalam merencanakan konstruksi yang memiliki sambungan pengelasan, harus dipilih secara benar dan tepat mengenai jenis-jenis sambungan las, yang disesuaikan dengan fungsi dan kegunaannya. Yang perlu dipertimbangkan bahwa sambungan pengelasan harus mampu menerima beban dinamis maupun beban statis.c. Jenis-jenis Alur PengelasanSetelah penentuan jenis pengelasan dan jenis sambungan pengelasan, maka persiapan selanjutnya adalah mempersiapkan sisi yang akan dilas. Apakah pada sisi tersebut dibuat alur V atau X dan lain sebagainya.

Gambar 13. Alur sambungan las tumpul Sumber : Harsono & Toshie, 2000

Dalam pemilihan jenis bentuk alur harus menuju kepada penurunan masukan panas dan penurunan logam las sampai kepada harga terendah yang tidak menurunkan mutu pengelasan. Untuk itu perlunya kemampuan dan pengalaman yang luas dalam pemilihan bentuk alur.

Gambar 14. Alur sambungan TSumber : Harsono & Toshie, 2000

Sambungan tumpang jarang sekali digunakan untuk pelaksanaan penyambungan konstruksi utama, karena sambungan ini efisiensinya rendah . Sambungan tumpang biasa dilaksanakan dengan las sudut dan las isi.

Gambar 15. Alur sambungan tumpangSumber : Harsono & Toshie, 2000

Dalam penyambungan sudut sering terjadinya retak lamel hal ini disebabkan terjadinya penyusutan dalam arah tebal pelat. Hal tersebut dapat dihindari dengan membuat alur pada pelat tegak seperti terlihat pada gambar 16.

Gambar 16. Alur pada sambungan SudutSumber : Harsono & Toshie, 2000

Sambungan sisi dibagi dalam sambungan las dengan alur dengan ujung. Jenis sambungan las ini hanya dipakai untuk pengelasan tambahan atau sementara pada pengelasan pelat-pelat yang tebal.

Gambar 17. Alur pada sambungan sisiSumber : Harsono & Toshie, 2000

d. Posisi Dalam Pengelasan Selanjutnya posisi pengelasan, Harsono & Thoshie (2000:212) posisi pengelasan yang terbaik dilihat dari sudut kualitas sambungan dan efisiensi pengelasan adalah posisi datar.

Gambar 18. posisi las alur sambungan tumpul pada pelatSumber: www.aws.org

Gambar 19. Posisi las fillet pada pelat Sumber: www.aws.org

Gambar 20. Posisi las alur pada pipa Sumber: www.aws.org

Gambar 21. Posisi las fillet pada pipaSumber: www.aws.org

e. Simbol Dasar PengelasanDalam mencapai mutu sambungan las sangat penting disampaikan syarat-syarat dalam pengelasan dengan baik dan tepat kepada juru las. cara yang paling tepat adalah menempatkan tanda-tanda gambar pada gambar konstruksi. Tanda gambar biasanya terdiri dari tanda gambar dasar dan tanda gambar pelengkap yang kedua-duanya ditempatkan pada garis tanda. Penempatan dan cara pengambaran tanda pengelasan dalam gambar harus mengikuti peraturan-peraturan tertentu. Harsono dan toshie (2000: 164) beberapa cara menurut JIS dan AWS:1) Tanda pengelasan pada dasarnya harus menunjukkan macam pengelasan dari bagian yang disambung, kecuali dalam hal pengelasan lapisan.2) Tanda pengelasan harus ditempatkan pada garis tanda lengkap dengan ukuranya3) Garis tanda harus terdiri dari dua garis yaitu garis lurus datar tempat tanda dan garis penunjuk dengan panah yang menunjukkan bagian dari sambungan dan membuat sudut 60o terhadap garis tempat tanda seperti ditunjukkan gambar 22. 4) Tanda gambar dan ukuran harus ditempatkan sedekat mungkin dengan garis tanda dan diletakkan dibawah garis bila sisi yang dilas adalah sisi yang ditunjukkan oleh panah dan harus diletakkan diatas garis bila yang dilas adalah sisi sebaliknya.5) Tanda-tanda pelengkap untuk pengelasan di lapangan harus diletakkan pada pertemuan dari garis tanda dan garis penunjuk6) Pengelasan-pengelasan khusus yang perlu harus ditempatkan pada ujung akhir garis tanda.

Gambar 22. Garis Tanda dan garis penunjukSumber: Harsono dan Toshie, 2000

Gambar 23. Contoh penempatan tanda gambarSumber: Harsono dan Toshie, 2000

Tebel 1. Tanda tanda dasarSumber : Harsono dan Toshie, 2000

Penulis : Rahmat Azis Nabawi, S.Pd